Các nhà nghiên cứu phát triển khái niệm transistor mới

Anonim

Các bóng bán dẫn, được sử dụng trong hàng tỷ trên mỗi chip máy tính, hiện nay dựa trên các vật liệu bán dẫn, thường là silicon. Khi nhu cầu về chip máy tính trong máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại thông minh tiếp tục tăng, các khả năng mới đang được tìm cách để chế tạo chúng không tốn kém, tiết kiệm năng lượng và linh hoạt.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Hamburg do Tiến sĩ Christian Klinke đứng đầu đã thành công trong việc sản xuất các bóng bán dẫn dựa trên một nguyên tắc hoàn toàn khác. Họ sử dụng các hạt nano kim loại quá nhỏ đến mức chúng không còn thể hiện đặc tính kim loại của chúng dưới dòng chảy hiện tại mà là một khoảng trống năng lượng do lực đẩy Coulomb của các electron giữa nhau. Thông qua một điện áp điều khiển, khoảng cách này có thể được chuyển động mạnh mẽ và hiện tại do đó có thể được bật và tắt như mong muốn. Trái ngược với các phương pháp tương tự trước đó, các hạt nano không được lắng đọng như các cấu trúc riêng lẻ, làm cho quá trình sản xuất trở nên rất phức tạp và các thuộc tính của các thành phần tương ứng không đáng tin cậy, nhưng thay vào đó chúng được gửi thành màng mỏng với chiều cao chỉ một lớp hạt nano. Sử dụng phương pháp này, các đặc tính điện của các thiết bị trở nên có thể điều chỉnh và gần như giống hệt nhau.

Những bóng bán dẫn Coulomb này có ba ưu điểm chính khiến chúng trở nên thú vị cho các ứng dụng thương mại: Việc tổng hợp các hạt nano kim loại bằng hóa chất keo được kiểm soát rất tốt và có thể mở rộng. Nó cung cấp các tinh thể nano rất nhỏ có thể được lưu trữ trong dung môi và dễ xử lý. Phương pháp lắng đọng Langmuir-Blodgett cung cấp phim đơn lớp chất lượng cao và cũng có thể được thực hiện trên quy mô công nghiệp. Do đó, cách tiếp cận này cho phép sử dụng các phương pháp in thạch bản tiêu chuẩn để thiết kế các thành phần và tích hợp vào các mạch điện, làm cho các thiết bị không tốn kém, linh hoạt và tương thích với ngành. Các bóng bán dẫn kết quả cho thấy một hành vi chuyển đổi của hơn 90% và hoạt động lên đến nhiệt độ phòng. Kết quả là, các bóng bán dẫn và chip máy tính rẻ tiền với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn có thể xảy ra trong tương lai.

Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Science Advances .

Tất nhiên, vẫn còn rất nhiều nghiên cứu để thực hiện, nhưng công việc của chúng tôi cho thấy rằng có những lựa chọn thay thế cho các khái niệm bán dẫn truyền thống có thể được sử dụng trong tương lai trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau ", Christian Klinke nói. "Các thiết bị được phát triển trong nhóm của chúng tôi không chỉ có thể được sử dụng làm bóng bán dẫn, mà còn rất thú vị như cảm biến hóa học vì các liên kết giữa các hạt nano, hoạt động như các rào cản đường hầm, phản ứng rất nhạy cảm với các mỏ hóa học."

menu
menu